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江苏南京太阳能光伏停车棚。徐琦 摄 太阳能公路是一种新型公路,在承担交通功能的同时可为当地提供电力,从而节省能源。 近日,交通运输部公路科学研究院(简称部公路院)在
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太阳能公路真的来了!行车发电除冰样样行

作者: 大成 发布时间: 2019年10月30日 20:33:37

太阳能公路真的来了!行车发电除冰样样行

江苏南京太阳能光伏停车棚。徐琦 摄

  太阳能公路是一种新型公路,在承担交通功能的同时可为当地提供电力,从而节省能源。

  近日,交通运输部公路科学研究院(简称部公路院)在湖南长沙组织召开太阳能发电路面技术交流会,针对清洁能源公路现状与发展趋势、太阳能发电路面在国内外的应用现状以及关键技术问题、未来发展趋势等进行了交流。本网特邀部公路院高级工程师蒋海峰、杨勇、刘志强就太阳能公路的特点、现状、发展方向进行介绍。

  ——编者

  特点

  能行车 能发电 能除冰

  近年来,国内外对太阳能公路技术的应用研究主要集中在太阳能发电路面技术和架空式太阳能光伏公路。

  太阳能发电路面是将太阳能吸能板铺设在现有沥青混凝土路面或水泥混凝土路面上,利用路面空间产生能源的一种新型路面结构形式。太阳能路面结构不仅具有公路行车功能,还具备实时为电动汽车无线充电、公路表面自动加热除冰等功能,同时还可利用电池板上的LED灯提供交通信号和交通标线等交通管理信息。

  太阳能发电路面由三层组成:最上层为半透明的保护层,用来保护内部元件,同时让太阳光透过;中间层为太阳能电池,用来产生电力;最下层用来隔绝土壤湿气,避免其影响电池内部线路。

  太阳能发电路面设想在2006年由美国的一对科学家夫妇提出并开始研究,加拿大、法国等国也相继展开研究。2014年,荷兰建成世界首条太阳能电池板道路;2016年,法国建成世界首条太阳能发电公路。我国湖南长沙理工大学科研团队从结构力学、光伏发电材料和路面功能设计等方面进行了初步研究,并派成员参与了加拿大太阳能发电路面的相关研究和示范实施工作。

  架空式太阳能光伏公路充分利用公路路面上层立体空间,在公路行车路面的上方建设适当高度的太阳能光伏发电廊道,在产生电能的同时集公路线形诱导、辅助照明、智能监控等功能于一体,是新型的公路交通基础设施。

  截至2015年,世界最大单体太阳能光伏建筑一体化电站是位于江苏南京江宁的光伏停车棚。该光伏停车棚年均发电量1120万千瓦时,节约标准煤约1.1万吨,减排二氧化碳等有害气体2.9万吨。

  目前,架空式太阳能光伏公路已经具备良好的研究与应用基础,造价在可接受范围内。对于架空式太阳能光伏公路,现阶段的研究方向主要集中在光伏发电廊道支撑结构、发电集电新工艺、设计设置方法和智慧化公路服务应用扩展方面。

太阳能公路真的来了!行车发电除冰样样行

美国太阳能发电路面材料。 部公路院 供图

  现状

  技术和性价比需提高

  太阳能发电路面代表了未来道路技术的发展方向。然而,目前该种路面造价高,对表层透光层的承载能力、耐久性、行车抗滑性以及透光性等方面均有很高的技术要求。

  目前,太阳能发电路面技术在国内外大都处于试验室研发阶段,尚存在大量关键核心技术问题急需攻关。举例来说,太阳能发电路面换能材料不仅需要具有高效率的发电性能,更要有较好的路用性能,以确保路面的耐久性和行车安全。当前太阳能发电路面材料的发电性能和路用性能仍存在矛盾,需要研究解决。

  从经济效益说,太阳能发电路面材料价格较高,初期投入成本大。另外,其能量收集效能和转换效率目前还不高,尚需在材料选择、系统构型、电路设计等方面加强研究,以提高其总体经济效益,为推广应用奠定基础。

  架空式太阳能光伏公路的核心技术是光伏发电,相对成熟,国内外均有大范围使用光伏发电的工程。但是,在公路行车路面上方安装光伏发电廊道,需要采用大量复杂的监控系统以保证公路系统健康安全运行,目前还没有应用案例。同时,架空式太阳能光伏公路的运营、维护和管理对公路现有的养护维修模式和成本有较大影响。因此,将光伏发电廊道作为公路基础设施布设于公路路面上方,其适用性、可行性以及性价比等还需要进行研究论证。

太阳能公路真的来了!行车发电除冰样样行

架空式太阳能光伏公路示意图。部公路院 供图

  方向

  攻克技术难题 开展示范应用

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